蔬菜残株堆肥还田对生姜产量及根区土壤环境的影响.pdf

中国农学通报 nullnull nullnull nullnullnull null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull 基金项目 国家特色蔬菜产业技术体系项目 产地环境综合治理岗位 nullnullnull null nullnull null null 山东省重点研发计划项目nullnullnull nullnull nullnull null 中央级公益性科 研院所基本科研业务费专项 设施果菜秸秆原位还田技术研发 nullnullnullnullnull nullnullnullnull null 国家自然科学基金面上项目 哈茨木霉调控番茄典型有机污染 物降解的生理与分子机制研究 nullnullnullnullnull null 农业农村部园艺作物生物学与种质创制重点实验室 第一作者简介 谢坤豪 男 nullnull 年出生 河南平顶山人 硕士 主要从事设施蔬菜栽培研究 通信地址 nullnullnull 北京市海淀区中关村南大街null 号中 国农业科学院蔬菜花卉研究所 nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull 通讯作者 贺超兴 男 nullnull 年出生 陕西铜川人 研究员 博士 主要从事特色蔬菜产地环境综合治理研究 通信地址 nullnullnull 北京市海淀区中关村 南大街null 号中国农业科学院蔬菜花卉研究所 nullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 收稿日期 nullnull nullnull nullnull 修回日期 nullnull nullnull nullnull 蔬菜残株堆肥还田对生姜产量及根区土壤环境的影响 谢坤豪 nullnullnull 石奡坤 null 狄清华 null 陈 茹 null 李衍素 null 于贤昌 null 陈双臣 null 贺超兴 null null 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 蔬菜生物育种全国重点实验室 北京nullnullnull null 河南科技大学园艺与植物保护学院 河南洛阳nullnullnull 摘 要 为探明蔬菜残株还田对生姜栽培和根区土壤环境的改良效果 以常规施肥nullnull 为对照 研究比 较了生姜残株堆肥null nullnull和番茄残株堆肥null nullnull对生姜产量及根区土壤养分含量 理化性质 生物学性状的 影响 结果表明 与null 相比 根区施用蔬菜残株堆肥可以提高土壤酶活性 增加养分含量 改善土壤理 化性质 进而促进生姜的生长 提高产量 其中nullnull处理的促进效果更显著 处理可使生姜根区土壤有机 质 水解性氮 有效磷和速效钾含量分别提高null nullnull null null nullnull null null nullnull null null nullnull null和null nullnull null 土壤脲酶 蔗 糖酶和中性磷酸酶活性分别提高null nullnull null null nullnull null和null nullnull null 生姜的株高 分枝数 根系活力和叶片色素 含量也显著提升 并增产null nullnull null 因此 施用蔬菜残株堆肥有利于改善生姜根区土壤环境 从而促进生 姜生长 提高产量 维持生姜根际土壤的健康 关键词 生姜 蔬菜残株堆肥 产量 土壤酶活 土壤养分 中图分类号 nullnullnull nullnull 文献标志码 null 论文编号 nullnull nullnull nullnullnull Effects of Vegetable Residue Compost on Ginger Yield and Soil Environment in Root Zone XIE Kunhao 1 2 SHI Aokun 1 DI Qinghua 1 CHEN Ru 1 LI Yansu 1 YU Xianchang 1 CHEN Shuangchen 2 HE Chaoxing 1 1 State Key Laboratory of Vegetable Biobreeding Institute of Vegetables and Flowers Chinese Academy of Agricultural Sciences Beijing100081 2 CollegeofHorticultureandPlantProtection HenanUniversityofScienceandTechnology Luoyang Henan471000 Abstract To investigate the effects of different vegetable residue compost on the improvement of ginger root zone soil the influence of conventional fertilization CK ginger residue compost T1 and tomato residue compost T2 on soil nutrient content physical and chemical properties and biological properties and the yield of ginger were studied The results showed that compared with CK the application of vegetable residue compost especially T2 could significantly improve soil enzyme activity increase soil nutrient content and enhance soil physical and chemical properties and then promote the growth and increase the yield of ginger T2 increased the content of soil organic matter hydrolytic nitrogen available phosphorus and available potassium in ginger root zone by 17 35 19 75 21 66 19 54 and 37 20 respectively Meanwhile T2 also increased the activity of soil urease sucrase and neutral phosphatase by 55 89 57 21 and 35 60 respectively The plant height branch number root activity and leaf pigment content of ginger under T2 increased significantly which raised the yield by 30 53 In conclusion the application of vegetable residue compost is beneficial to improving the soil environment of ginger root zone thus increasing the ginger yield and 中国农学通报 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull 0 引言 随着蔬菜产业化的发展 无经济利用价值的根 茎 叶等蔬菜残株的产生量日益增加 nullnullnull 因缺乏科学有 效的处理方法 通常被随意丢弃路边 造成严重的资源 浪费和环境污染 nullnullnull 生姜是中国主要的出口创汇蔬 菜 根系发育弱 对养分的利用率低 nullnullnull 因此 在生产过 程中 不少种植者为追求产量而长期大量施用化肥 造 成土壤有机质含量降低 土壤板结 nullnullnull 进而影响生姜的 生长发育 导致减产 因此 合理利用蔬菜残株堆肥来 改善土壤环境 对促进生姜生长 土壤地力提升和提高 生姜产量具有重要意义 研究表明 长期施用蔬菜残株堆肥能够显著提高 玉米的干物质量和叶绿素含量 提高土壤有机质含量 降低土壤nullnull 改善土壤理化性质 作物的产量及品质 也不断提高 nullnullnullnullnull 孔涛等 nullnullnull 通过盆栽试验研究发现根区 施用蔬菜废弃物堆肥能够提高土壤养分含量 微生物 量和土壤酶活性 进而增加小白菜的产量和品质 吴文 辉 nullnullnull 通过室内盆栽试验研究表明 番茄秸秆不同还田 方式能够提高土壤细菌群落丰度 有效促进番茄植株 生长 提高植株的养分含量和产量 刘本生等 nullnullnull 发现 蔬菜废弃物喷施消毒剂后还田能够使西蓝花产量提高 null nullnull null 目前施用蔬菜残株堆肥进行生姜栽培的研 究尚不多见 为此本试验以经高温发酵后的生姜和番 茄残株堆肥为材料 研究比较二者对生姜产量和根区 土壤环境的影响 以期为蔬菜残株的资源化利用和生 姜的可持续种植提供理论依据 1 材料和方法 nullnullnull 试验地概括 试验于nullnull 年null nullnull月在中国农业科学院南口中 试基地大田进行 试验地前茬种植作物为洋葱 生姜种 植前供试表层土壤nullnullnullnull nullnull 基本性质为 有机质 null null null nullnullnullnull 全氮nullnull nullnullnull nullnull 全磷nullnull nullnullnull nullnull 全钾nullnull null nullnull nullnull 水解性氮nullnull nullnull nullnull nullnullnull 速效 钾nullnull nullnull nullnull nullnullnull 有效磷nullnull nullnull nullnull nullnullnull null nullnullnull 电导率nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull 试验材料 供试品种为 缅姜 已催芽的姜种由唐山旭通农 产品生产合作社提供 蔬菜残株堆肥使用中国农业科 学院南口中试基地大田上年生姜收获后的茎叶残株和 日光温室秋茬番茄采收后的茎叶残株 盖上塑料膜于 发酵池内在冬春季高温堆腐发酵nullnull 天以上 自然降 温后备用 不同蔬菜残株的主要养分含量如表null所 示 nullnullnull 试验设计 本研究以常规施肥nullnull 为对照 分别设置生姜残 株堆肥null nullnull和番茄残株堆肥null nullnull共null个处理 每个处 理null次重复 生姜行距null null 株距null null 在田间开沟 宽null null 深null null 种植密度为nullnullnull 株null null 种植前整 地施用精制有机肥null nullnull null 三元复合肥nullnull nullnullnull null 生 姜和番茄残株堆肥nullnull nullnullnull null 施入沟内 nullnull 年null月 null日生姜播种后搭小拱棚覆膜保温保湿 null月末去除覆 膜 并搭建遮阳网棚 null月null 日去除遮阳网 null 月null 日 进行收获 其它田间管理方法均按常规方法进行 nullnullnull 测定项目与方法 土壤样品采集 采用 null 型取样法分null个点采集生 姜植株根系周围null nullnull null 土壤 均匀混合后装入自封 袋中 挑去可见根系 石粒等杂物 采用四分法分为null 份 避光自然风干后 研磨过null null 筛 室温保存 用于 土壤养分含量和土壤酶活性的测定 生长量 生姜收获期利用卷尺和电子游标卡尺测 定主茎高 主茎粗和分枝数 叶绿素含量 采用null null乙醇浸提null比色分析法测 定 nullnull null 根系活力 采用nullnull 染色法测定 nullnullnullnull 土壤容重 比重 孔隙度 田间持水量采用环刀法 进行测定 土壤null 和null 值使用多参数水质分析仪测 定 型号 null nullnull null 供应商 nullnull 土壤有机质 nullnullnull 采用重铬酸盐氧化null外部加热法测定 全氮nullnull 采用半微量凯氏定氮法测定 水解性氮nullnull 采用碱水 解扩散法测定 全磷nullnull 采用高氯酸 硫酸 钼锑抗 比色法测定 有效磷nullnull 采用碳酸氢钠浸提 钼锑抗 比色法测定 全钾nullnull 和速效钾nullnull 采用原子吸收分 光光度法测定 nullnull null 土壤脲酶nullnullnull 活性采用苯酚钠null次氯酸钠比色法 测定 中性磷酸酶nullnullnull 活性采用磷酸苯二钠比色法 测定 蔗糖酶nullnullnull null采用nullnullnullnull二硝基水杨酸比色法测 maintaining the health of ginger rhizosphere soil Keywords ginger vegetable residues compost yield soil enzyme activity soil nutrients 表1 蔬菜残株堆肥的养分含量 材料 生姜残株 番茄残株 干物质 null nullnull null nullnull 全碳 null nullnull null nullnull 全氮 nullnullnull nullnullnull 全磷 nullnullnullnull nullnullnullnull 全钾 null nullnull nullnullnull nullnull null nullnull null nullnull null 定 nullnull null nullnullnull 数据分析 试验数据的整理和计算采用nullnullnullnullnull nullnullnull nullnull 软件 数据的分析采用nullnull nullnullnull 软件 差异显著性检 验采用 nullnullnull 新复极差法null nullnullnullnull null 作图采用 nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnull软件 相关性分析采用nullnullnull null nullnull软件的nullnullnullnull 法 2 结果与分析 nullnullnull 不同堆肥处理对生姜采收期植株生长的影响 生姜采收时对其株高 茎粗和分枝数进行了测量 由表null所示 处理使生姜株高 茎粗和分枝数较对照有 不同程度的提高 nullnull较null 显著提高生姜的株高和分 枝数 分别增加nullnullnullnull和nullnullnullnull 由于生姜的根茎是由分 枝基部膨大而成的姜块组成 分枝数与生姜产量呈显 著正相关 nullnull null 说明番茄残株堆肥对生姜地上部生长具 有促进作用 从而为高产奠定基础 nullnullnull 不同堆肥处理对生姜产量的影响 由表null可以看出 与null 相比 nullnull显著提高了生姜 的产量 增产率达到null nullnull null 同时 各处理的经济系数 以nullnull最高 null 最低 说明番茄残株堆肥有利于生姜 地上部养分向地下部根茎运转 nullnullnull 不同堆肥处理对生姜根系活力和叶片色素含量的 影响 在生姜膨大期时 对其根系活力和叶片色素含量 进行测定 由表null可知 nullnull nullnull较null 显著提高生姜的 根系活力 分别增加null nullnull null和null nullnull null 说明施用生姜 或番茄残株堆肥可显著提高生姜根系对养分的吸收能 力 此外 nullnull显著降低叶绿素和类胡萝卜素的含量 而 nullnull对叶绿素含量的影响不显著 但是显著提高类胡萝 卜素的含量 说明番茄残株堆肥有利于提高生姜叶片 的色素含量 促进光合作用 nullnullnull 不同堆肥处理对生姜土壤酶活性的影响 表null所示 不同残株堆肥处理对土壤酶活性均有 提高作用 与null 相比 nullnull nullnull显著提高了土壤脲酶活 性 分别增加null nullnull null和null nullnull null 且nullnull的蔗糖酶活性和 中性磷酸酶活性分别提高null nullnull null和null nullnull null 由此可 以说明 生姜 番茄残株堆肥还田处理后对生姜的土壤 酶活性有不同程度的提高作用 以番茄残株堆肥处理 的效果最明显 nullnullnull 不同堆肥处理对生姜土壤理化性质的影响 生姜采收后 对生姜土壤物理性状 null 和null 进行 测定 从表null可以看出 受蔬菜残株堆肥的影响 nullnull和 nullnull较null 显著降低了土壤容重 分别降低null nullnullnull和 null nullnullnull 土壤孔隙度和田间持水量也显著提高 分别增 加nullnullnull nullnullnull 和nullnullnull nullnullnull 个百分点 另外 nullnull显著提高 土壤的null nullnull显著提高土壤null 值 nullnullnull 不同堆肥处理对生姜土壤养分含量的影响 土壤养分含量测定结果表明 表null nullnull处理较null 明显提高了土壤有机质 水解性氮 速效钾 有效磷和 全氮的含量 分别增加null nullnull null nullnullnull null null nullnull null nullnullnull null 和null nullnull null nullnull处理较null 显著提高了土壤有机质 null nullnull null 水解性氮null nullnull null 速效钾null nullnull null 有效磷 处理 null nullnull nullnull 株高nullnull nullnull nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnull nullnullnullnull null 茎粗nullnull null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null 分枝数null个 nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null 表2 采收期不同堆肥处理对生姜植株生长的影响 注 null 常规施肥 nullnull 施用生姜残株堆肥 nullnull 施用番茄残株堆 肥 平均值null标准差 同一列不同字母表示nullnullnullnullnull 水平差异显著 下 同 处理 null nullnull nullnull 单株产量nullnull nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null 折合总产nullnullnullnull null null nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull null nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull null nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull null 增产率null nullnullnull null nullnull 经济系数 nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null 表3 不同堆肥处理对生姜产量的影响 表4 不同还田堆肥对生姜根系活力和叶片色素含量的影响 处理 null nullnull nullnull 根系活力null nullnull nullnullnull null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null 叶绿素nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null 类胡萝卜素nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null 谢坤豪等 蔬菜残株堆肥还田对生姜产量及根区土壤环境的影响 null 中国农学通报 nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull null nullnull null和null nullnull null的全氮含量 说明生姜和番茄残株 堆肥对土壤养分含量的提高具有显著作用 nullnullnull 生姜土壤养分含量与酶活性和生姜产量的相关性 分析 nullnullnullnull 相关性分析结果表明 图null 土壤脲酶与 土壤有机质 全氮 水解性氮 速效钾呈显著正相关 nullnullnullnullnullnull null 蔗糖酶与全氮 水解性氮 有效磷和速效钾 呈显著正相关性 磷酸酶与土壤有机质 全氮 水解性 氮和速效钾呈显著正相关性 产量与土壤全氮 水解性 氮 有效磷和速效钾呈显著正相关性 3 结论与讨论 蔬菜残株堆肥含有大量植物生长所需的矿质元 素 nullnull null 可有效提高土壤的养分含量 改善土壤的物理性 状 保证作物的优质生产 蔬菜残株堆肥通过提升土 处理 null nullnull nullnull 脲酶nullnull null nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null 蔗糖酶nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null 中性磷酸酶nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null 表5 不同堆肥处理对生姜土壤酶活性的影响 处理 null nullnull nullnull 容重nullnullnull null null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null 田间持水量null null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null 孔隙度null null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull null nullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnull nullnullnullnull null 表6 不同堆肥处理对生姜土壤理化性质的影响 表7 不同堆肥处理对生姜土壤养分含量的影响 处理 null nullnull nullnull 有机质nullnullnullnull null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnull null 全氮null nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null 全磷null nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null 全钾null nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull null 水解性氮nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnull nullnullnullnull null 有效磷nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnull nullnull nullnull null nullnull nullnull nullnullnullnull null 速效钾nullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnull nullnull nullnull null nullnull nullnull nullnull nullnull null nullnull 脲酶 nullnull 蔗糖酶 nullnull 中性磷酸酶 null 全氮 null 全磷 null 全钾 null 水解性氮 null 有效磷 null 速效钾 null 产量 图1 生姜土壤养分含量与酶活性和生姜产量的相关性分析 null 壤中矿质元素和微生物数量来促进根系生长 提高产 量 nullnull null 本研究结果表明 生姜和番茄残株堆肥还田均 可有效提高土壤养分含量 显著降低土壤容重 增加土 壤孔隙度和田间持水量 与前人 nullnull nullnull null 研究结果一致 本 研究结果表明 不同蔬菜残株堆肥显著提高生姜根系 活力和叶片色素含量 促进植株生长 进而提高生姜产 量 且生姜的生长和产量以番茄残株堆肥的效果最好 说明番茄残株还田更有利于提升生姜对养分的利用效 率 这与前人 nullnull nullnull null 研究结果一致 但本试验结果还发现 生姜残株堆肥对生姜的生长和产量并未有显著影响 可能是由于生姜残株堆腐物中含有自毒化感物质 这 些化感物质可通过对细胞膜造成损伤以及破坏细胞膜 防御系统 nullnull null 影响生姜植株的离子交换途径 从而间接 地抑制生姜生长 因此 从土壤改良角度来看 生姜或 番茄残株堆肥还田均可提高姜田的土壤质量 但从生 姜植株生长和产量角度来看 番茄残株堆肥优于生姜 残株堆肥 土壤酶参与土壤中腐殖质的合成与分解 可作为 反映土壤肥力和土壤健康与否的衡量指标 nullnull null 本试验研 究结果表明 生姜和番茄残株堆肥还田均能够提高土壤 脲酶 蔗糖酶和中性磷酸酶活性 可能是堆肥中含有丰 富的酶 对土壤有 加酶 作用 nullnull null 但番茄残株堆肥的效果 最佳 其中中性磷酸酶的显著提高 可能是由于番茄残 株堆腐物中含有较多的磷 有利于磷酸酶参与转化 加 快土壤中营养物质的释放速率 高梦瑶等 nullnull null 和张志刚等 nullnull null 的研究结果中也有这一发现 而生姜残株堆肥还田虽明 显提高了脲酶和蔗糖酶活性 但提高程度不如番茄残株 堆肥 因此 番茄残株堆肥更有利于提高土壤酶活性 进而促进土壤中营养元素的释放和腐殖质的形成 综上所述 本试验中 与对照相比 两种蔬菜残株 堆肥还田后对生姜产量 根区土壤环境改良均有效果 以番茄残株堆肥的效果最优 显著提高了生姜根区土 壤有机质 水解性氮 有效磷和速效钾的含量 分别增 加null nullnull null null nullnull null null nullnull null null nullnull null和null nullnull null 土壤脲 酶 蔗糖酶和中性磷酸酶分别提高null nullnull null null nullnull null和 null nullnull null 生姜的株高 分枝数 根系活力和叶片色素含 量也得到显著提高 并且增产null nullnull null 参考文献 nullnullnull 韩伶null李衍素null于贤昌null等null日光温室蔬菜残株堆腐后还田对根区土 壤环境及蔬菜产量的影响nullnull 应用生态学报nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull null nullnull null nullnullnull nullnull null null nullnull nullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null null nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull null nullnull nullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnull 徐坤null康立美null赵德婉null生姜对氮磷钾吸收分配规律的研究nullnull 山东 农业科学nullnullnull nullnullnull null nullnull null nullnullnull 董灿兴null徐坤null谷顼null等null有机土配方与生姜产量品质的关系nullnull 植 物营养与肥料学报nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull null nullnullnull nullnullnull null nullnullnullnull null null nullnullnull null null nullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull null nullnullnull nullnull null nullnullnullnull null nullnullnull null null nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull null nullnullnull 孔涛null李勃